CN116667293A - 一种基于自适应和后加速保护的馈线自动化方案设计 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于自适应和后加速保护的馈线自动化方案设计，变电站出线开关至少投入一次重合闸，主干线上沿线依次设置有分段开关和一个联络开关，分支线上设置有分界开关，所述开关均为断路器且均具备三相电流、零序电流和零序电压的测量功能，分段开关及联络开关两侧均配置电压互感器，分解开关至少在电源侧配置电压互感器。本发明的益处在于此技术方案相比较电压时间型就地FA减少线路重合闸一次，而且减少了同节点分支线路的定值整定。相比较自适应综合型除减少变电站出线开关一次重合闸次数外，还缩短了非故障线路开关合闸的等待时间。所以本方案既减少了线路电压暂降次数，同时还减小了非故障线路停电时间。
Description
技术领域
本发明涉及工业自动化技术领域，尤其涉及一种基于自适应和后加速保护的馈线自动化方案设计。
背景技术
10kV配电网线路故障保护常用的方法有：常规继电保护和就地型FA(馈线自动化)，其中常规继电保护包括三段式电流保护、重合闸及后加速保护等。常规继电保护的保护逻辑简单，但是配电网继电保护配合困难，在实际应用当中，各级继电保护配置及参数正定的不够合理，故障发生后造成越级跳闸和多级跳闸的现象还非常普遍(参考文献1)。常用的就地型FA有电压时间型和自适应综合型，基于变电站出线开关的两次重合闸，第一次重合闸实现故障定位，第二次重合闸实现故障点上游非故障区域供电的恢复。
电压时间型和自适应综合型由于变电站出线开关执行了两次重合闸动作，且每次变电站出线开关分闸后，分段开关都要失压分闸，待变电站出线开关重合成功，分段开关得电后都要执行来电延时合闸，导致故障点定位时间和非故障区域供电恢复时间过长。
随着社会的发展，用电负载对供电质量的要求也日益提高，尤其是基于微电子、计算机的一些负载对电压暂降的要求就很高(参考文献7、8)。对于这类型的敏感负载，线路发生故障后，就地型馈线自动化处理故障过程中，变电站出线开关第一次重合闸后，如果不优先处理故障线路的话，非故障线路开关就会有可能在故障点被隔离前就合闸，等故障点上游开关合闸到故障点时，可能引起非故障线路再次电压暂降或再次失压，对敏感负载造二次影响。所以，在馈线自动化处理故障的过程中，重合闸次数不要过多，且最好优先处理故障线路的故障，待故障点被隔离后，再恢复非故障线路的供电。
发明内容
本发明的目的在于是在自适应综合型就地型馈线自动化优先处理故障线路的基础上，优化非故障线路延时合闸策略，加上断路器合闸后加速保护策略，及合闸后无故障则短时间闭锁失压分闸策略，解决背景技术中提出的问题。
为了实现本发明的目的，本发明采取的技术方案为：
一种基于自适应和后加速保护的馈线自动化方案设计，变电站出线开关至少投入一次重合闸，主干线上沿线依次设置有分段开关和一个联络开关，分支线上设置有分界开关，所述开关均为断路器且均具备三相电流、零序电流和零序电压的测量功能，分段开关及联络开关两侧均配置电压互感器，分解开关至少在电源侧配置电压互感器，并配置如下：
定义Z为分段开关的延时分闸时间，X为分段开关的延时合闸时间，Y为合闸后故障确认时间；
分段开关检测到故障电流且两侧无压，启动跳闸延时LF计时，LF>最大故障处理时间+出现开关第二次重合闸时间，若在LF时间内再次检测到故障电流，则立即跳闸，否则不动作；
分段开关合闸后，在Y时间内又检测到故障电流，则立刻跳闸并设置正向合闸闭锁；
非故障线路上所有开关经过LH时间后接触合闸闭锁，然后执行得电后经X时间延时合闸逻辑，LH>线路故障点隔离所需最大时间。
进一步的，所述X<Z。
进一步的，当线路的用户分支发生故障时，分界开关直接保护跳闸。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
此技术方案相比较电压时间型就地FA减少线路重合闸一次，而且减少了同节点分支线路的定值整定。相比较自适应综合型除减少变电站出线开关一次重合闸次数外，还缩短了非故障线路开关合闸的等待时间。所以本方案既减少了线路电压暂降次数，同时还减小了非故障线路停电时间。
附图说明
图1为本发明的典型实例；
图2a为主干线相间短路故障发生示意图；
图2b为CB保护分闸、FS1-FS5失压分闸；
图2c为CB重合闸、FS1-FS2逐级延时合闸；
图2d为FS2保护分闸并闭锁、FS3闭锁；
图2e为主干线详见短路非故障区域供电恢复；
图3a为主干线单相接地故障发生示意图；
图3b为FS1保护分闸、FS2-FS5失压分闸；
图3c为FS1重合闸、FS2延时合闸；
图3d为FS2保护分闸并闭锁、FS3闭锁；
图3e为主干线单向接地非故障去域供电恢复；
图4a为用户分支相间故障发生示意图；
图4b为用户分支相间故障重合闸于故障保护分闸；
图5a为用户分支单向接地故障发生示意图；
图5b为用户分支单向接地故障重合闸于故障保护分闸；
其中：CB：变电站出线开关，为合位，/>为分位；
FS1-FS5：分段开关，●为合位，○为分位。处理小电流接地故障时，线路首个开关FS1投入小电流接地故障保护功能(选线开关)，检测到小电流接地故障后保护分闸并重合；
LSW1：联络开关，为合位，/>为分位；
YS1-YS2：用户分界开关，●为合位，○为分位。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采用的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实例，对依据本发明提出的一种基于自适应和后加速保护的馈线自动化方案设计，详细说明如下：
自适应后加速保护馈线自动化的基本原理如下：
1)包括分段、分界、联络开关，且都为断路器，具备分断故障时刻大电流的功能。分段开关和联络开关配置双PT，电源侧和负荷侧各安装一个，为配套的终端提供双电源供电，同时提供UAB(电源侧)和UCB(负荷侧)电压测量；分界开关至少在电源侧安装一个PT(电压互感器)，用于供电和电压测量。分段开关、联络开关、分界开关都需具备三相电流、零序电流和零序电压的测量功能。
2)线路如有转供电操作，分段、联络开关的过流保护定值配置双参数(正方向过流保护定值和反方向过流保护定值)，根据合闸前的得电情况自动选择相对应的保护定值。合闸前UAB有压且UCB无压，选择正方向过流保护定值；合闸前UAB无压且UCB有压，选择反方向过流保护定值。
3)分段和分界开关必须具备小电流接地故障检测功能，能够自适应潮流方向改变时的接地故障处理，且小电流接地故障检测准确率要比较高。
4)变电站出线开关至少投入一次重合闸。投入瞬时电流速断保护和定时限过电流保护，速断保护延时设为0.15s。
在一些保护参数不方便修改的变电站，即使速断保护延时设为0s，自适应后加速保护馈线自动化也适用，只是变电站出线开关在有些情况下会越级跳闸，需要多执行一次重合闸。具体如下：有条件的情况下，最好投入两次重合闸。如果变电站出线开关没有投入两次重合闸，则首台分段开关的X时间(得电延时合闸时间)可延长到大于变电站出线开关的重合闸充电时间，故障发生时，即使变电站出线开关在第一次重合闸后再次保护分闸，也可启动第二次重合闸，恢复故障点上游非故障区域的供电。
自适应后加速保护馈线自动化的处理逻辑是在自适应综合型馈线自动化优先处理故障线路的基础上，做了进一步优化。
当线路干线发生故障时，故障点上游配有保护功能的开关(相间故障为变电站出线开关/小电流接地故障为小电流接地选线开关)保护分闸后，失压的分段开关经Z时间(电压跌落确认时间)分闸，此后上游开关重合闸。故障线路上具有故障记忆的分段开关无需经过LH时间(合闸闭锁时间，从失压分闸后开始计时，需大于线路故障点隔离所需最大时间，并留有一定余量)，得电后经X时间(合闸延时时间)合闸，合闸后开始Y时间(合闸后故障确认时间)计时。Y时间内无故障的话，则短时间内闭锁失压分闸(经过分闸闭锁时间LF，分段开关才能恢复到失压分闸功能，LF时间需大于整条馈线的最大故障处理时间加上变电站出线开关第二次重合闸时间，并留有余量)；Y时间内检测到故障的话，则后加速保护分闸，并置正向合闸闭锁。非故障线路上所有开关经过LH时间后解除合闸闭锁，然后执行得电后经X时间延时合闸逻辑。
当线路的用户分支发生故障时，分界开关直接保护跳闸。分界开关投入一次重合闸功能，且重合闸需检测单侧有压，防止发生越级跳闸时，在上游线路恢复供电前，就执行了重合闸。
下面以实例详细说明自适应后加速保护馈线自动化处理故障的逻辑，见图1。
参数设置如下：
实例中：CB投入一次重合闸，重合闸延时时间为2s，重合闸充电时间为20s；投入速断保护，延时为0.15s；投入过流保护，延时设为0.3s；后加速保护延时为0.15s。
2)实例中：YS1和YS2投入一次重合闸，重合闸延时时间为7s，重合闸检单侧有压，重合闸充电时间为20s；投入过流保护，延时为0s；投入小电流接地保护，延时为1s；后加速保护延时为0s。
3)实例中：
FS1投入小电流接地保护，延时为2s；投入一次重合闸，重合闸延时为5s。
FS1-FS5的X时间(得电延时合闸时间)为7s；Y时间(合闸后故障确认时间)为5s；Z时间0.5s。
FS1-FS5的LH时间为50s，LF时间为60s；后加速保护延时为0s。
实例中：LSW1自动转供电，XL时间(联络开关单侧失压后延时合闸时间)为60s，后加速保护延时为0s。
Z时间(电压跌落确认时间)；X时间(合闸延时时间)；Y时间(合闸后故障确认时间)，LH时间(合闸闭锁时间，从失压分闸后开始计时，需大于线路故障点隔离所需最大时间，并留有一定余量)，分闸闭锁时间LF
(一)主干线永久性故障处理
(1)相间短路故障
1)FS2和FS3之间发生相间短路故障，FS1和FS2有故障电流流过。
2)CB保护分闸，此后FS1-FS5失压分闸。FS1和FS2有故障电流记忆，不做LH时间计时；FS3-FS5无故障电流记忆，开始LH时间计时。LSW1开始XL(联络开关单侧失压后延时合闸时间)计时。
3)CB经2s后重合闸，再过7s后FS1合闸成功(Y时间(合闸后故障确认时间)内无故障，LF时间内闭锁失压分闸)，再过7s后FS2合闸，由于合闸于故障，在Y时间内检测到相间短路故障，后加速保护分闸，并置正向闭锁，FS3检测到瞬时电压，置反向闭锁。由于CB和分段开关的后加速保护有时间级差配合，CB速断延时和后加速都为0.15s，则当FS2合闸于故障时，由于CB和FS2保护有时间级差配合，FS2先于CB跳闸，CB不会跳闸。
4)FS4和FS5从失压分闸后开始计时，50s后FS4和FS5延时LH时间到，解除合闸闭锁，再过7s后FS4合闸，再过7s后FS5合闸。
CB第一次分闸后经60s后LSW1延时合闸，FS3由于反向闭锁，不合闸。
整个故障处理过程见图2。
(2)单相接地故障
1)FS2和FS3之间发生单相接地故障，FS1和FS2检测到接地故障特征，其它开关没有。
2)FS1经故障延时确认后分闸，此后FS2-FS5失压分闸。FS2有接地故障记忆，不做LH时间(合闸闭锁时间)计时；FS3-FS5无接地故障记忆，分闸成功后，开始LH时间计时。LSW1开始XL计时。
3)FS1经5s后重合闸，再过7s后FS2合闸，由于合闸于故障，即在Y时间内检测到接地故障特征，后加速分闸，并置正向闭锁，FS3检测到瞬时电压，置反向闭锁。
4)FS4和FS5从失压分闸后开始计时，50s后FS4和FS5延时LH时间到，解除合闸闭锁，再过7s后FS4合闸，再过7s后FS5合闸。
5)FS1第一次分闸后经60s后LSW1延时合闸，FS3由于反向闭锁合闸，不合闸。
整个故障处理过程见图3。
(二)用户分支永久性故障处理
(1)相间故障
分界开关YS2负载侧发生相间短路故障。
YS2先于CB跳闸，再过7s后YS2重合闸，合闸于故障，后加速保护分闸。整个故障处理过程见图4。
(2)接地故障
分界开关YS2负载侧发生接地故障。
YS2先于FS1跳闸，再过7s后YS2重合闸，合闸于故障，后加速保护分闸。整个故障处理过程见图5。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (3)
1.一种基于自适应和后加速保护的馈线自动化方案设计，其特征在于：变电站出线开关至少投入一次重合闸，主干线上沿线依次设置有分段开关和一个联络开关，分支线上设置有分界开关，所述开关均为断路器且均具备三相电流、零序电流和零序电压的测量功能，分段开关及联络开关两侧均配置电压互感器，分解开关至少在电源侧配置电压互感器，并配置如下：
定义Z为分段开关的延时分闸时间，X为分段开关的延时合闸时间，Y为合闸后故障确认时间；
分段开关检测到故障电流且两侧无压，启动跳闸延时LF计时，LF>最大故障处理时间+出现开关第二次重合闸时间，若在LF时间内再次检测到故障电流，则立即跳闸，否则不动作；
分段开关合闸后，在Y时间内又检测到故障电流，则立刻跳闸并设置正向合闸闭锁；
非故障线路上所有开关经过LH时间后接触合闸闭锁，然后执行得电后经X时间延时合闸逻辑，LH>线路故障点隔离所需最大时间。
2.如权利要求1所述的一种基于自适应和后加速保护的馈线自动化方案设计，其特征在于：所述X<Z。
3.如权利要求1所述的一种基于自适应和后加速保护的馈线自动化方案设计，其特征在于：当线路的用户分支发生故障时，分界开关直接保护跳闸。
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